フッ化カルシウム（CAF2）：構造、特性、用途 - 物理的 - 2024

フッ化カルシウムは、無機固体含むカルシウム原子（CA）と2個のフッ素原子（F）です。その化学式はCaF ₂であり、結晶質の灰白色の固体です。

自然界では鉱物蛍石または蛍石に含まれています。骨や歯に自然に存在します。蛍石鉱物は、他のフッ素化合物を得るために使用される主な供給源です。

固体のCaF ₂フッ化カルシウム。w：ユーザー：2005年6月のウォーカーマ。出典：ウィキメディア・コモンズ。

さらに、CaF ₂は虫歯を予防するために使用されているため、歯科医が治療に使用する材料に添加されています。実際、フッ化カルシウムは飲料水（飲料水）にも追加されているため、住民はそれを飲んで歯を磨くことで利益を得ています。

CaF ₂は、光学機器やカメラで大きな結晶の形で使用されます。また、人がどれだけ放射能に曝されたかを検出するために使用される小型デバイスでも使用されます。

構造

フッ化カルシウムのCaF _2がカルシウムCAによって形成されるイオン性化合物である²⁺カチオン二フッF ^-アニオン。ただし、一部の情報源は、それらのリンクに特定の共有特性があることを示しています。

フッ化カルシウムCaF _2の構造。青：カルシウム; 黄色のフッ素。Claudio Pistilli。出典：ウィキメディア・コモンズ。

命名法

フッ化カルシウム

プロパティ

体調

無色から灰色がかった白色の固体で、立方晶構造をしています。

CaF _2の立方晶構造。Benjah-bmm 27。出典：ウィキメディア・コモンズ。

分子量

78.07 g / mol

融点

1418ºC

沸点

2533ºC

密度

20°Cで3.18 g / cm ³

屈折率

1.4328

溶解度

20℃の水には溶けません。25°Cでほとんど不溶性：0.002 g / 100 mLの水。酸にわずかに溶ける。

化学的特性

その酸化または還元特性は非常に弱いですが、これらの反応が発生する可能性があります。ただし、一般的にはごくわずかです。

有機化学物質やHFフッ化水素酸を含む多くの酸に対して不活性です。硝酸HNO _3にゆっくり溶解します。

可燃性ではありません。空気や水とは素早く反応しません。

水との親和性が低いため、高い湿度にさらされても、通常の室温で1か月間でも影響を受けません。

湿度があると、結晶の壁は600°Cを超える温度でゆっくりと溶解します。乾燥した環境では、それほど影響を受けることなく、約1000°Cまで使用できます。

自然の中での存在

フッ化カルシウムCaF ₂は、天然の蛍石または蛍石に含まれています。

純粋なCaF ₂は無色ですが、蛍石は結晶構造の「穴」に閉じ込められた電子の存在によって着色されることがよくあります。

このミネラルは、ガラスのような光沢とさまざまな色（紫、青、緑、黄色、無色、茶色、ピンク、黒、赤みがかったオレンジ色）で高く評価されています。「世界で最も着色された鉱物」と言われています。

フランスの鉱山産の蛍石。トゥールーズ美術館。出典：ウィキメディア・コモンズ。

ミラノ自然博物館からの蛍石（青い結晶）。ジョバンニ・ダルオルト。出典：ウィキメディア・コモンズ。

イギリスの鉱山産の蛍石。Didier Descouens。出典：ウィキメディア・コモンズ。

フランスの鉱山産の蛍石。Didier Descouens。出典：ウィキメディア・コモンズ。

アメリカの鉱山産の蛍石。著者：ジュレマオリベイラ。出典：ウィキメディア・コモンズ。

フッ化カルシウムは骨の中に0.2から0.65％の量で見られ、歯のエナメル質にも0.33から0.59％含まれています。

用途

-フッ素化合物の入手に

鉱物蛍石CaF ₂は、世界中のフッ素の基本的または主要な供給源です。ほとんどすべてのフッ素化合物を調製するための原料です。

これらの中で最も重要なのはフッ化水素酸HFで、これから他のフッ化化合物が調製されます。フッ化物イオンはF ^-濃硫酸Hと反応させることにより鉱物から放出される₂ SO ₄：

CaF ₂（固体）+ H ₂ SO ₄（液体）→CaSO ₄（固体）+ 2 HF（ガス）

-歯の手入れに

CaF ₂フッ化カルシウムは虫歯予防剤です。この目的で、飲料水（飲用可能な水）をフッ化するために使用されます。

また、Fの低濃度^-フッ化物練り歯磨き及び口内洗浄剤に用いられる（百万当たり0.1部のオーダー）がカリエス予防歯科治療における重大な正の効果を有することが示されています。

フッ化カルシウムは虫歯の予防に役立ちます。著者：バチスタをアナライズ。出典：Pixabay。

CaFナノ粒子

フッ化物は練り歯磨きやリンスに使用されますが、唾液中のカルシウム（Ca）の濃度が低いことは、CaF ₂沈着物が歯にできるだけ効果的に形成されないことを意味します。

そのため、ナノ粒子としてCaF ₂粉末を得る方法が考案されました。

このために、2つの溶液（水酸化カルシウムCa（OH）_2の 1つとフッ化アンモニウムNH ₄ Fの1つ）がチャンバー内に流れのある状態でスプレーされている間に混合される2つの溶液が混合されるスプレードライヤー（英国式スプレードライヤーから）が使用されます。熱風の。

次に、次の反応が発生します。

Ca（OH）₂ + NH ₄ F→CaF ₂（固体）+ NH ₄ OH

NH ₄ OHは、NH ₃とH ₂ OおよびCaF ₂ナノ粒子が残ると揮発します。

これらは反応性が高く、溶解性が高いため、歯の再石灰化および抗虫歯としてより効果的です。

-光学機器用レンズ

フッ化カルシウムは、赤外および紫外（UV）光分光光度計のプリズムや窓などの光学要素を構築するために使用されます。

これらのデバイスを使用すると、材料が材料を通過するときに吸収される光の量を測定できます。

CaF _2は、光スペクトルのような領域で透明である非常に低い屈折率を有し、範囲1500〜4000センチメートル中のNaClのそれよりも効率的な解像度を可能に^{- 1}。

その化学的安定性のおかげで、悪条件に耐えることができるため、CaF ₂光学素子は攻撃されません。硬度も高いです。

カメラで

一部の写真用カメラメーカーは、人工的に結晶化されたCaF ₂レンズを使用して、光の散乱を減らし、色の歪みの優れた補正を実現しています。

一部のカメラには、色の歪みを減らすためにフッ化カルシウムCaF ₂レンズが付いています。ビル・エベセン。出典：ウィキメディア・コモンズ。

-冶金業界で

CaF ₂は、水に不溶性のカルシウム源であり、酸素に敏感な用途に有効であるため、冶金業界でフラックス剤として使用されています。

鉄鋼を溶融して液体状態で処理するために使用されます。これは、鉄と同じ融点を持ち、酸化物や金属を溶かすことができるという事実に基づいています。

-放射能または危険な放射線の検出器

CaF ₂は熱ルミネセンス材料です。これは、結晶構造の電子の放射線を吸収し、後で加熱すると光の形で放出できることを意味します。

この放出された光は、電気信号によって測定することができます。この信号は、物質が受けた放射線の量に比例します。つまり、受ける放射線の量が多いほど、加熱後に放出される光の量が多くなります。

CaF ₂がいわゆる個人線量計で使用されるのはこのためです。これは、危険な放射線に曝されていて、一定期間に受けた放射線量を知りたい人が使用します。

-その他の用途

・有機化合物の合成における脱水・脱水素の化学反応の触媒として利用されています。

・アルカリ溶接電極に使用されています。酸性電極よりも強い溶接が得られます。これらの電極は、船舶や高圧鋼容器の製造に役立ちます。

-非常に少量の栄養補助食品（ppmまたは100万分の1）。

男の溶接。CaF ₂フッ化カルシウム電極は、より強力な溶接を形成します。ウィリアムM.プレートジュニア 出典：ウィキメディア・コモンズ。

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